“共点力平衡条件的应用”课堂教学设计

高中物理新课标在课程标准中提出：“高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能;体验科学探究过程，了解科学研究方法;增强创新意识和实践能力……”上述目标依赖传统的教学方式已无法实现。时代呼唤新的教学模式，建模教学已逐渐被许多教师广泛采纳，并表现出了强大的生命力。

物理模型是对实际问题进行科学抽象的处理，用一种反映原物本质特性的理想物质或过程或假想结构，去描述实际的事物或过程。建模既是一种思维过程，又是一种思维方法，其实质就是将隐藏在复杂物理情景中的研究对象或物理过程进行简化、抽象、类比、提炼甚至理想化形成雏形物理模型。这种模型是物理系统或物理过程概念化的表征，物理建模的目的在于正确表征物理情景。因此，建模的过程应根植于具体的物理情境，通过物理情景中各种现象、过程、变量之间的描述建构物理模型，并对模型进行分析、讨论、检验，形成真正物理意义上的模型，再用模型来分析、处理和解决物理问题。

将物理概念的形成、物理规律的掌握和物理问题的解决整合到物理建模和模型应用中，这有利于促使学生对物理学的一致性、灵活性和系统性的理解，有利于学生体验科学探究过程，体验物理概念在物理建模过程中引入的必要性。物理规律是物理建模活动的结果，物理问题的解决是物理模型的应用，有利于学生理解并掌握物理学研究的一般方法，有利于培养学生勤奋善思、学以致用和对物理学持久的兴趣。

在建模教学中，教师要让学生在实际情景或创设的物理情景中，经历建立模型、完善模型、评价模型、应用模型几个过程，促使学生对建模过程整体性的理解，达到能独立建模，并利用物理模型解答相关问题。

【课前预习】

(1)回顾共点力平衡的作用特征及遵循规律。

(2)通读教材，把自己的疑问写出来，带着问题进入课堂。

【学习目标】

(1)理解共点力平衡的作用特征及遵循规律。

(2)能够运用共点力平衡条件解决生产和生活中常见的三力(及三力以上)平衡问题。

(3)亲历问题探究全过程，体会三角形法，正交分解等方法的恰当选择应用。

(4)初步总结提炼形成解决平衡问题的基本思路和方法。

【学法指导】

共点力作用下物体的平衡问题是牛顿第二定律的应用特例，即F=ma，其中a=0。因此，其分析思路和方法与牛顿运动定律的应用相同。

同学们，让我们一起来应用平衡条件解决两个实际问题吧!

(1)活动一 用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如下图所示，若鸟笼重20 N，求绳子OA和OB的拉力各是多大?

导学问题1： 可用几种不同的方法来求解?

导学问题2： 绳子拉力大小与绳长有何关系?由哪个物理量决定?

导学问题3： 假设每条绳子所承受最大拉力相同，逐渐增大物体质量，哪条绳子先断?

导学问题4： 假设B、O点不动，将A点向左缓慢移动，绳子拉力如何变化?

导学问题5： 如何来选择绳子的粗细?

导学问题6： 解决三力平衡问题常用什么方法?

(2)活动二 工人在移动放在水平地面上的货箱时，通常会采用“拉”与“推”两种方法，如下图所示，这两种方法的作用力方向不同：拉力斜向上，而推力斜向下。

导学问题1： 怎样移动箱子较省力?

导学问题2： 当角度θ等于多少时，拉力F最小?

导学问题3： 求解平衡问题的基本思路是什么?

导学问题4： 在装载货物时，工人往往借助一斜面将货物推上汽车，模型如下图所示，使用这个斜面能省多少力?

工人要把重为1000 N的货物沿斜面推到顶端，斜面长5 m，高为3 m。货物与斜面间动摩擦因数是0.3。假定推力方向始终与板面平行，求工人在搬运中推力至少为多少?

综上所述，在倡导自主学习、合作学习、探究学习的今天，课堂教学中的学案设计被许多学校采用。笔者认为学案设计必须体现学科特点，学案设计不同于教案和练习，学案设计一定要突出导学、导思、导用功能，学案设计要符合学生已有的认知能力。